Химия даёт множество примеров, иллюстрирующих один из основных философских законов — единства и борьбы противоположностей.
Единую структуру атома отражают его положительное ядро и отрицательно заряженные электроны оболочки. Природа амфотерных соединений заключается в единстве их кислотных и основных свойств. Обратимый гидролиз солей — это результат противоположных процессов: взаимодействия кислот и оснований с образованием соли и воды и разложение продуктов этого взаимодействия водой. Это утверждение справедливо для всех обратимых реакций: единство прямого и обратного химических процессов. Окислительно-восстановительные реакции — ещё один пример действия этого философского закона.
Реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов, образующих реагирующие вещества, называются окислительно-восстановительными.
В пробирку налейте 4—5 мл раствора сульфата меди(II) и опустите в неё стальную канцелярскую скрепку. Оставьте пробирку в штативе на 1—2 мин. При наблюдении легко заметить, что в результате реакции стальная скрепка покрылась красноватым налётом свободной меди:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Сu
Для того чтобы выполнить задание, сформулированное в условии эксперимента, вам необходимо записать степени окисления элементов, образующих реагенты и продукты данной реакции.
Условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединение состоит только из простых ионов, называется степенью окисления. Степень окисления атома обозначают знаком заряда и цифрой над символом химического элемента в формуле вещества, например: . Причём, в отличие от заряда иона, у степени окисления сначала пишут знак, а затем — цифру.
Для дальнейшего рассмотрения окислительно-восстановительных реакций необходимо уметь быстро и безошибочно определять степени окисления атомов. Приведём основные правила, которые необходимо знать.
Степень окисления свободных атомов и атомов в простых веществах равна нулю. Например: Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле (или формульной единице) вещества равна нулю: Существуют атомы химических элементов, которые в сложных веществах проявляют единственно возможную степень окисления. К ним относятся , многие металлы ( и др.). В большинстве соединений атомы водорода и кислорода проявляют степени окисления соответственно +1 и –2 . Рассмотрим пример расстановки степеней окисления атомов в перманганате калия КМnO4:
а) степень окисления калия в сложных веществах всегда равна +1: б) степень окисления кислорода в солях равна –2: в) сумма степеней окисления атомов калия, марганца и кислорода с учётом их индексов равна нулю. Исходя из этого, вычислим степень окисления атома марганца: (+1) • 1 + (х) • 1 + 4 • (–2) = 0, х = +7. Следовательно,
Вернёмся к выполнению задания, указанного в лабораторном опыте:
Как видите, степени окисления в данной реакции изменили атомы железа и меди. Следовательно, эта реакция является окислительно-восстановительной.
Единую структуру атома отражают его положительное ядро и отрицательно заряженные электроны оболочки. Природа амфотерных соединений заключается в единстве их кислотных и основных свойств. Обратимый гидролиз солей — это результат противоположных процессов: взаимодействия кислот и оснований с образованием соли и воды и разложение продуктов этого взаимодействия водой. Это утверждение справедливо для всех обратимых реакций: единство прямого и обратного химических процессов. Окислительно-восстановительные реакции — ещё один пример действия этого философского закона.
Реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов, образующих реагирующие вещества, называются окислительно-восстановительными.
В пробирку налейте 4—5 мл раствора сульфата меди(II) и опустите в неё стальную канцелярскую скрепку. Оставьте пробирку в штативе на 1—2 мин. При наблюдении легко заметить, что в результате реакции стальная скрепка покрылась красноватым налётом свободной меди:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Сu
Для того чтобы выполнить задание, сформулированное в условии эксперимента, вам необходимо записать степени окисления элементов, образующих реагенты и продукты данной реакции.
Условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединение состоит только из простых ионов, называется степенью окисления.
Степень окисления атома обозначают знаком заряда и цифрой над символом химического элемента в формуле вещества, например: . Причём, в отличие от заряда иона, у степени окисления сначала пишут знак, а затем — цифру.
Для дальнейшего рассмотрения окислительно-восстановительных реакций необходимо уметь быстро и безошибочно определять степени окисления атомов. Приведём основные правила, которые необходимо знать.
Степень окисления свободных атомов и атомов в простых веществах равна нулю. Например:
Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле (или формульной единице) вещества равна нулю:
Существуют атомы химических элементов, которые в сложных веществах проявляют единственно возможную степень окисления. К ним относятся , многие металлы ( и др.). В большинстве соединений атомы водорода и кислорода проявляют степени окисления соответственно +1 и –2 .
Рассмотрим пример расстановки степеней окисления атомов в перманганате калия КМnO4:
а) степень окисления калия в сложных веществах всегда равна +1:
б) степень окисления кислорода в солях равна –2:
в) сумма степеней окисления атомов калия, марганца и кислорода с учётом их индексов равна нулю. Исходя из этого, вычислим степень окисления атома марганца: (+1) • 1 + (х) • 1 + 4 • (–2) = 0, х = +7.
Следовательно,
Вернёмся к выполнению задания, указанного в лабораторном опыте:
Как видите, степени окисления в данной реакции изменили атомы железа и меди. Следовательно, эта реакция является окислительно-восстановительной.
1. 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (Соединение)
2. Cu(OH)2 → CuO + H20 (Разложение)
3. 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O (Обмен)
4. KClO4 → KCl + 2O2 (Разложение)
5. 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 (Замещение)
6. CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O (Обмен)
7. 2Ca + O2 → 2CaO (Соединение)
8. Mg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + 2H2O (Обмен)
9. 3KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 3H2O (Обмен)
10. 6Li + N2 → 2Li3N (Соединение)
11. CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (Обмен)
12. 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6H20 (Обмен)
13. 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (Разложение)
14. Cl2 + 5O2 → Cl2O7 (Соединение)
15. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (Замещение)